綠色建筑設計中鋼結構的應用

池 凱

(山西省建筑設計院有限公司 太原 030013)

近年來,隨著我國經濟的發展,建筑行業也隨之迎來了快速的變革,同時,隨著人們環保意識的提高,綠色建筑理念也越來越深入人心。裝配式鋼結構是綠色建筑的一大代表,適應了綠色建筑的新形勢,擁有遠大的發展前景。本文就鋼結構的發展現狀,具體應用,所遇問題及解決措施加以分析討論。

1 鋼結構的發展現狀

裝配式鋼結構的鋼材在重量較輕,抗震能力強的同時還兼顧施工周期短,品質較高的優勢,因此在發達國家如美國,日本使用范圍極廣。使用鋼結構的建筑甚至于達到全部建筑的半數之多。在日本,由于處于板塊交界處的原因,地震頻發,抗震性能更好的裝配式鋼結構被應用于更加廣泛的領域,所占比率甚至能夠達到百分之七十。

而在我國,鋼結構建筑的主要應用范圍集中在大型場館,如體育場,會展中心,商業中心等。這些場所人流量大,聚集人數多,相比較住宅更適合使用鋼結構來增強抗震能力,提高經濟效能。由此可見,在鋼結構這一綠色建筑體系的應用方面,我們距離發達國家還存在一些差距[1]。

同時存在差距的,還有人們對于綠色建筑,對于鋼結構建筑的認知。國內普遍來講,人們沒有對鋼結構的優勢有基礎的認識,很少以是否環保、低碳、節能為標準來選擇房屋結構。2019 年3 月,住建部發布《住房和城鄉建設部建筑市場監管司2019年工作要點》中指出我國要展開裝配式鋼結構運用在住宅場所的試點。通過這樣的試點,我們能夠發現我國正在推動建設綠色成熟的住宅建設體系,推進住宅體系的進步與發展。

同時,由于近些年,傳統建筑原材料的價格飛漲,傳統的鋼筋、混凝土等材料對比鋼結構材料的價格優勢也逐漸減少。這就給了鋼結構材料一個進入市場,并為人所熟知的機會。諸多事件的影響下,裝配式鋼結構這一綠色材料的優勢越來越被人看見,所占市場的配額也越來越大。

2 鋼結構的具體應用

2.1 鋼結構在商業建筑中的應用

在我國,鋼結構最早就應用于商業建筑中,這些鋼結構建筑與民用鋼結構建筑有明顯差異。總體來看,商業鋼結構建筑的整體性能要優于民用建筑,為的是能夠在人流量更密集的大型活動場所提供更安全的保障和更豐富的使用空間。將鋼結構運用到商業建筑上,能夠在有限的工程造價下,增強建筑的抗震性能,提高建筑工程質量和安全性能。

2.2 鋼結構體系在住宅建筑中的應用

我國的經濟發展越來越快,城市化調動進程也越來越迅速,加之人口的增長,隨之而來的是住宅的增多和環境的變化,對建筑模式更新的要求相應變多。在這種條件下,裝配式鋼結構作為一種綠色環保的建筑模式,運用的范圍也越來越廣,逐步進入到了百姓的住宅中。

住宅建筑作為距離老百姓最近的建筑,使用效能更高,安全系數更好的裝配式鋼結構體系,能夠有效的提升住宅建筑的綠色品質,更高效地提供較為良好的居住條件。裝配式鋼結構由于其具有良好的抗震性能,運用到住宅建筑后,能夠更好的減小地震作用,保護居民的生命財產安全。

2.3 裝配式鋼結構在建筑墻體方面的應用

裝配式鋼結構最多的應用即為在各類建筑墻體上的應用,比如玻璃幕墻、建筑外掛輕質墻板等。

鋼結構有自重輕這一優勢,此優勢在構建建筑墻體方面提體現的淋漓盡致。自重輕的材料不但減輕了結構的負擔,還滿足了裝配式鋼結構建筑對發展空間的需求。同時,裝配式鋼結構的墻體材料種類十分豐富,在擁有上述兩個優點的同時,還能夠兼顧到人們對建筑外形美觀的要求。

在實際運用中,由于不采用濕作業,它的連接方式快速、簡潔、環保,這也是鋼結構構建建筑墻體時顯著的優點。值得一提的是,在建造鋼結構墻體建筑時,可以選擇多種連接方式,如:整體拼接,玻璃幕墻連接,板材連接等。多種的連接方式各有各自的優點,給予了建設者充分的選擇空間,可以根據材料的不同,氣候的適宜程度來選擇最合適的連接方式。舉例來說,對于牢固性要求較高的玻璃幕墻連接就可以選擇焊接或膨脹螺栓的方式。

3 鋼結構的優勢

3.1 鋼結構在環境保護方面的優勢

作為綠色建筑的代表之一,鋼結構滿足綠色建筑對節約能源,保護生態的要求,同時在市場上也具有優勢。在環境保護方面,首先,由于鋼結構自重較輕,在施工過程中取土量會遠低于傳統的建筑材料,在某種程度上,可以看做對土地資源的節約。其次,鋼結構建筑的建筑時長要短于傳統結構建筑,隨之所產生的建筑廢料也會減少。再次,鋼結構建筑具有可循環利用的特點,拆卸下來的部分建筑材料在檢測后仍然可以重復利用,這不僅節約了資源保護了環境,更能說明,鋼結構的使用損耗小,“待機”時間長,經濟效益較高[2]。

3.2 鋼結構在性能方面的優勢

在性能方面,除了上文所說的抗震效能,還有由于其自重輕,以此為結構的建筑自然也會變得輕盈,這樣的特性,使得建筑容易適應復雜的空間構造,也容易實現創意的造型,當然這一切都是在保證質量安全的大前提下進行的。第二,標準的鋼結構施工,大多采取機械化的施工方法,這就有效保證了施工的精確程度和安全性。工程的質量和速度也隨之提高。可以說,選擇使用鋼結構,是保證建筑安全,穩定,美觀,獨特的一大保證。

4 鋼結構發展的問題

4.1 鋼結構建設體系不夠完善

雖然出臺了《裝配式鋼結構住宅建筑技術標準》,但在具體的應用上,鋼結構建設體系的標準化仍然不高,這主要由于一下兩方面:

首先,人們對鋼結構建筑的了解不多,市場也不大,行業的執行標準雖然已經推出,但在具體的執行措施方面仍然不能完全統一,這也會反過來造成人們對鋼結構的優勢無法準確了解,從而放棄選擇鋼結構這一相對未知的領域。其次,在具體的項目中,部分實施者不能結合具體的情況,靈活地運用標準,開展施工。這在一定程度上,限制了標準的適用范圍,降低了標準的靈活性,也傳遞出了錯誤的鋼結構建造信息,影響了市場對鋼結構的認可程度。

4.2 鋼結構建設成本較高

鋼結構材料無論是從構件的生產,材料的運輸,還是后期維護等方面,其成本都略高于傳統建筑材料。我國仍然處于鋼結構建筑的發展初期,各個地區標準化的差異導致應用成本增加,降低了鋼結構建筑的綜合收益,這也是我們與發達國家的差距。鋼結構的優點在于耐用持久,可這也反過來說明了鋼結構建筑的回報周期長,成本高,這就使得許多工程建設單位不去選擇鋼結構建設模式,在一定程度上阻礙了鋼結構體系的發展。

4.3 缺少專業人才

裝配式鋼結構本就是建筑行業的創新領域,相比于傳統的建筑模式,鋼結構建筑仍然是“小寶寶”,在技術,方法,工藝等方面,還沒能成熟。這需要大量的相關人才進行研究,革新和改良,使得裝配式鋼結構的技術得到創新和發展。與此同時,由于機械化操作的原因,鋼結構的操作人才也需要一定的機械知識,這樣才能夠更好地發揮鋼結構的優勢。這說明,鋼結構建筑的發展,不僅需要科研人員去開拓和創新,還需要具有機械知識基礎的操作人員來進行實施,這不可謂不困難。

4.4 裝配式鋼結構配套材料不足

由于鋼結構自身的性能優秀,就更需要相應的配套材料來進行輔助,以達到一加一大于二的效果。可,目前的狀況是,由于鋼結構的市場配額不高,研究人員較少,相應配套的材料和配件生產極少,大部分都鋼結構建筑并沒有配備優質的配套附件。這無疑會削弱鋼結構的優勢,阻礙鋼結構的發展。

鋼結構建筑體系仍然處于發展初期,與傳統建筑體系相比成本高,缺少標準化,相應人才少,配套材料也不足。可我仍然相信,時間會給予鋼結構走上市場,走上舞臺的機會。它將以其優秀的性能,越來越為人所熟知。

5 裝配式鋼結構發展的建議

5.1 構建標準體系

推進鋼結構標準體系的構建,需要政府完善相關政策,對其進行激勵與扶持。政府部門應該鼓勵和引導企業及個人采取裝配式鋼結構的構建模式,為鋼結構創造充分的市場配額和良好的市場環境。同時,應該嚴格規范鋼結構模式的標準,完善和提高技術標準體系,加強監管,發揮主導作用。要求在《標準》的指導下,結合具體項目的實際狀況,從建設的各個環節,設計,生產,施工等進行嚴格的規范與監督,提升裝配式鋼結構建筑的建筑水平。政府的支持加上市場運作,裝配式鋼結構的標準體系才不會形同虛設。

6 結語

在新時期,綠色建筑的建筑工程領域的應用越來越豐富,而裝配式鋼結構作為其中一大代表,也越來越為人所熟知。一方面,鋼結構符合綠色發展的大趨勢,另一方面鋼結構建材自身也在逐步革新,慢慢進步。只要人們充分認識到環境保護的重要性,認識到鋼結構建筑的優勢所在,我相信,鋼結構建筑一定可以深入人心。只有這樣,才能提高建筑領域的綜合效益,促進行業的可持續發展。